[發明專利]金剛石顆粒混合物

有效

• 申請號: 201180025114.6
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN102906017A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: S·查克拉伯蒂;G·阿格拉瓦爾
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: C01B31/06
• 分類號: C01B31/06;C09K3/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 汪宇偉

相關申請的交叉引用

本申請是2011年3月31日提交的美國專利申請序列號13/077,426的部分繼續并且要求其優先權，以及還要求2010年4月14日提交的美國臨時專利申請序列號61/324,142的優先權，并且含有涉及與本申請同日提交的共同未決專利申請代理人案號OMS4-505002-US主題的主題；它們全部歸轉讓給與本申請相同的受讓人Baker?HughesIncorporated?of?Houston，Texas并且通過引用將它們全文并入本文。

背景技術

工業金剛石已廣泛和成功地用于許多井下應用。它們用來例如提供超硬磨料(superabrasive)鉆井表面以提供改善性能的各種井下工具和組件，包括在地下地層(earth?formation)中形成用于烴生產、二氧化碳封存等鉆孔的地鉆工具。通常使用金剛石通過將它們固定到本體而提供切削元件。例如，固定切削刀地鉆旋轉鉆頭（也稱作“刮刀鉆頭”）包括固定在鉆頭的鉆頭本體的金剛石切削元件。類似地，牙輪地鉆旋轉鉆頭可以包括在牙輪(cone)中的各種金剛石部件，所述牙輪安裝在從鉆頭本體的巴掌(leg)伸出的牙輪軸上從而使每個牙輪能夠圍繞上面安裝該牙輪的牙輪軸旋轉。可以將多個金剛石切削元件安裝到鉆頭的每個牙輪。

特別地，由小(例如微米尺寸）金剛石晶粒通過使用金屬催化劑的高溫、高壓過程熔融并結合在一起而形成且支承在陶瓷基材上的多晶金剛石復合體(PDC)，用作井下切削元件。已發現PDC鉆頭提供超硬磨料磨蝕表面，其能夠在長時期且在溫度、壓力和腐蝕性井下環境的嚴重井下條件下切削穿過堅硬的巖石，并同時維持鉆頭的完整性和性能。

其中催化劑材料保留在金剛石臺面(diamond?table)內的PDC切削元件通常一直到約750℃的溫度都呈熱穩定性，盡管在溫度超過約400℃時該切削元件內的內應力可能由于金屬催化劑中的相變（例如鈷，其經歷從β相到α相的轉變）和/或金剛石晶粒與晶界處的催化劑金屬的熱膨脹差異而開始產生。因此，隨著時間，這樣的PDC鉆頭仍遭受積累失效模式。在鉆孔過程中，切削元件會磨損、破裂或積累損傷，這會改變、限制或顯著劣化它們在井下應用中的性能。

因此，需要提供促進用來形成PDC的微米尺寸金剛石晶粒的改善的成核和生長并且還可以用于降低保留在多晶金剛石微結構中的金屬催化劑有關的內應力的金剛石組合物，以及制備這些金剛石組合物的方法。考慮到許多期望的金剛石性能，還需要提供可以用于其它應用，包括各種流體、磨料(abrasive)、涂料和其它粉末復合體應用的金剛石組合物。

概述

在一個示例性實施方案中，公開了一種基本上均勻的顆粒混合物。該混合物包括含有多個第一官能團的多個衍生化納米金剛石顆粒。該混合物還包括多個微米金剛石顆粒，其中所述衍生化納米金剛石顆粒和微米金剛石顆粒構成基本上均勻的顆粒混合物。

附圖簡要描述

現參照附圖：

圖1是衍生化納米金剛石和微米金剛石顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖2是衍生化納米金剛石和衍生化微米金剛石顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第二示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖3是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石和衍生化第三顆粒（包括衍生化納米顆粒）在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第三示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖4是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石和衍生化第三顆粒（包括衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒）在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第四示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖5是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石、以及衍生化和非衍生化的第三顆粒（包括非衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒）在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第五示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖6是衍生化納米金剛石、衍生化微米金剛石、以及衍生化和非衍生化的第三顆粒（包括非衍生化納米顆粒和衍生化微米顆粒）、和催化劑-溶劑顆粒在溶劑中的基本上均勻懸浮體的第六示例性實施方案的示意性橫截面圖示；

圖7是通過從圖1的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆粒混合物的示例性實施方案；

圖8是通過從圖2的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆粒混合物的第二示例性實施方案；

圖9是通過從圖3的懸浮體除去溶劑形成的基本上均勻的顆粒混合物的第三示例性實施方案；